GIS在水利水电工程建设中的应用与展望

董海波

摘 要：地理信息系统GIS是一种决策支持系统，具有信息系统的各种特点，一方面，它是一门介于地球科学与信息科学之间的交叉类学科，另一方面它是在计算机硬件和软件系统的支持下对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。笔者根据多年的工作经验，主要针对GIS在水利水电工程建设中的应用进行分析，在水利水电工程未来的建设中，GIS与其他技术的结合将更加紧密，应用更加广泛。

关键词：GIS技术；水利水电；布置；地质勘查

当前水利水电行业已经看到GIS技术的重要价值，由于各自为战，导致GIS技术的开发平台多种，数据格式多样，没有完整的标准和规范，这个水利水电信息交流和共享带来了极大的不便，影响GIS技术的进一步应用。

1 GIS在水利水电工程建设中的应用

GIS是与现代化技术紧密结合在一起的，然而随着各门技术的不断发展，对GIS技术的发展影响深远。GIS技术在水利方面被广泛的应用，并持续的发挥着不可替代的作用。

1.1 GIS在水利水电工程地质勘察中的应用

水利水电工程地质勘察是水利水电工程建设中的重要工作，地质勘察是水利水电工工程相关设计的基础，是及时发现水利水电工程建设的地质情况进行分析，并制定合理的解决措施，从而降低地质环境对水利水电工程建设的影响。将GIS应用到水利水电工程地质勘察中，能够有效的推动地质勘察信息系统的建立，提高勘察信息的准确度和广度，促进地质勘察管理水平的提升。

GIS能够获取有效的空间数据，对水利水电工程建设的地理空间位置、方向、几何拓扑关系等相关信息进行获取，通过GIS技术能够自动生生成水利水电工程相关数据的平面图、柱状图、剖面图等工程图件。还能对所收集的地质图形、图像、空间数据进行有效处理、分析。能够有效的增加水利水电工程建设的前期数据收集和分析，有助于将降低地质环境对水利水电工程的影响。

1.2 GIS在水利水电工程总布置中的应用

以GIS軟件为设计平台，建立数字化地形。将施工场地布局录入GIS以形成三维数字化模型。施工场地的地貌信息及相关施工信息，通过映射形成底层基础数据库。根据不同工程的施工期长短，选择与之对应的基本时间步长，进一步完善水利水电工程建设数据库，使得整个施工过程立体的呈现在生产管理者面前，让其对工程进展情况有一全面直观的了解。

通过GIS录入相关施工信息可以显示施工总布置三维全景。加入各工程施工周期后可动态演示施工全过程，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系[3]。此外基于三维布置模型上能实现各工程相关信息可视化查询，包括建筑物设计参数、设计图纸、基础数据、附属物信息、工程施工进度等。通过GIS还能实时统计施工强度的及实时显示动态的柱状图，包括混凝土浇筑面积、施工机械工作时间、黄沙石子等原材料使用量及人力需求量等信息的统计显示。

1.3 GIS应用于地下厂房施工动态演示

GIS三维空间数据模型主要是表达空间目标的几何信息和属性信息，同时相对独立的表达空间目标的拓扑关系。动态演示是依靠对任意时刻施工面貌的再现实现的。首先运行仿真程序得到确定方案下的洞室施工过程的信息，包括洞室开挖时间参数（持续时间、开始时间、结束时间）、进度参数、强度参数，将这些参数按工序以电子表格的形式输出。GIS读取这些数据并将其转换成相应的数据库。演示时通过对施工面貌数据库的循环，逐条读取数据库中每条记录的形体数据及其他的相关信息，形体数据以图形的形式显示在三维图上，其他信息以文本的形式显示在信息框中。

2 GIS技术展望

GIS本身在不断发展，它在水利水电工程建设中的应用亦需不断发展。应用的发展不仅要与GIS本身的发展相结合，还要与水利水电工程专业相结合。在水利水电工程未来的建设中，GIS与其他技术的结合将更加紧密，应用更加广泛。

2.1 三维建模

GIS（中三维几何造型技术已很成熟，对于三维地质模型的建立、图形显示目前均有较多研究。但水利水电工程中三维数字地形模型的建立大多只是停留在面模型这一层面上。对诸如坝区地形模型等的地质模型的构造，除层状地层外仍有一定难度。常用模型方法有两种：表面模型和实体模型。两种模型对复杂地质体非均匀性的描述均感不足。GIS用于水利水电工程中地质建模是今后应用研究的主要内容之一。但影响GIS数据质量的因素繁多，存在许多不确定性，把握适度质量有一定难度。若进入数据库的数据质量过高，则造成浪费；反之，质量偏低，则达不到要求。

2.2 GIS

三维GIS目前研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现技术的运用，三维系统的功能和模块设计等方面。但是，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移、地理对象的特征会发生变化，而目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件维的处理。实际上许多用户要求都是基于时间特征的，如洪水的最高水位变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题。

2.3 Web GIS

水利水电工程中地理信息和数据的交流范围要求越来越广泛。随着Internet的发展，利用Internet技术在Web上发布空间数据供用户浏览、使用是GIS发展的必然趋势。基于Web的GIS系统综合利用了信息处理、计算机图形学、数据库、Internet、地理信息系统（GIS）、软件工程等先进技术，借助现代网络通信设备，使各类数据能够很方便的发布到网络上。达到了由用户自定义数据检索方式、自定义图形层结构、在网络上直接处理数据，显示各类图形等目标，进行各种空间检索和空间分析，且能在多个客户端实现原来在本机上才能实现的功能。由于水利工程中地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，便可方便、快速和及时地将地理信息传递到需要的地方，发挥GIS在整个水利水电工程中的应用价值。数据的保密性需加以控制。

结束语

GIS是现阶段水利水电工程建设中常用的技术手段，通过GIS能够有效的增加施工前期的地质测量工作，还能够通过GIS的三维可视化动态演示系统对施工中的复杂过程进行演示，便于相关工作人员对施工的时间，进度等相关信息进行掌握，从而实现水利水电工程的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]黄家宝，郑泳，徐林春等.基于GIS的乐昌峡水利枢纽工程防洪调度洪灾损失评估研究[J].广东水利水电，2012.

[2]陈振中.浅谈信息自动化技术在水利水电工程建设中的应用[J].数字化用户，2013，（14）.

[3]王光明，梁秀娟，肖长来，于景录.GIS技术在水利水电领域中的应用现状与发展趋势[J].吉林水利，2011，（6）.

[4]刘丹，刘萍，樊耔均.GIS在水利现代化中的应用和发展趋势[J].硅谷，2012，（24）：43-43.endprint